静电驱动螺旋等离子体状态的几何标度律

一种新的等离子体状态已被研究 [C.~Akcay, J.~Finn, R.~Nebel and D.~Barnes, Phys.~Plasmas $\textbf{24}$, 052503 (2017)]，其在长度为 $L=2\pi R$ 的周期圆柱中施加均匀轴向磁场，并由螺旋电极驱动。驱动为单螺旋性，依赖于 $m\theta+kz=m\theta-n\zeta$，其中 $\zeta=z/R$ 且 $k=-n/R$。对于强 $(m,n)=(1,1)$ 驱动，发现该状态具有强轴向平均电流密度，其平均场安全因子 $q_0(r)$ 在内部略高于电极螺距 $m/n=1$。该状态在直流变压器和托卡马克电流剖面裁剪方面具有潜在应用。我们研究了这些应用中两个令人关注的几何问题：(i) 性质随等离子体长度或纵横比的标度；(ii) 不同螺旋性下的行为，具体为 $n>1$ 时的 $(m,n)=(1,n)$ 和 $(m,n)=(2,1)$。